Verwarmingsspiraal 220 volt. Berekening van nichroomspiraal

Bij het opwinden van een nichroomspiraal voor verwarmingselementen wordt de handeling vaak met vallen en opstaan ​​uitgevoerd, waarna er spanning op de spiraal wordt gezet en wordt verwarmd nichroom draad, selecteren de draden het vereiste aantal windingen.

Meestal kost een dergelijke procedure veel tijd en verliest nichroom zijn eigenschappen bij meerdere bochten, wat leidt tot snelle verbranding op plaatsen van vervorming. In het ergste geval verandert zakelijk nichroom in nichroomschroot.

Met zijn hulp kunt u nauwkeurig de lengte van de kronkelende bocht bepalen. Afhankelijk van de Ø van de nichroomdraad en de Ø van de staaf waarop de nichroomspiraal is gewikkeld. Het is niet moeilijk om de lengte van een nichroomspiraal te herberekenen naar een andere spanning met behulp van een eenvoudige wiskundige verhouding.

De lengte van de nichroomspiraal is afhankelijk van de diameter van de nichroom en de diameter van de staaf

Ø nichroom 0,2 mm		Ø nichroom 0,3 mm		nichroom 0,4 mm		Ø nichroom 0,5 mm		Ø nichroom 0,6 mm		Ø nichroom 0,7 mm
Stang-Ø, mm	spiraallengte, cm	Ø staaf, mm	spiraallengte, cm	Ø staaf, mm	spiraallengte, cm	Ø staaf, mm	spiraallengte, cm	Ø staaf, mm	spiraallengte, cm	Ø staaf, mm	spiraallengte, cm
1,5	49	1,5	59	1,5	77	2	64	2	76	2	84
2	30	2	43	2	68	3	46	3	53	3	64
3	21	3	30	3	40	4	36	4	40	4	49
4	16	4	22	4	28	5	30	5	33	5	40
5	13	5	18	5	24	6	26	6	30	6	34
				6	20			8	22	8	26

Het is bijvoorbeeld nodig om de lengte van een nichroomspiraal voor een spanning van 380 V te bepalen uit een draad Ø 0,3 mm, een wikkelstaaf Ø 4 mm. Uit de tabel blijkt dat de lengte van zo'n spiraal bij een spanning van 220 V gelijk zal zijn aan 22 cm. Laten we een eenvoudige verhouding maken:

220V - 22cm

380 V - Xcm

Dan:

X = 380 22 / 220 = 38 cm

Nadat u de nichroomspiraal hebt opgewonden, sluit u deze, zonder deze door te snijden, aan op een spanningsbron en zorgt u ervoor dat de wikkeling correct is. Voor gesloten spiralen wordt de wikkellengte vergroot met 1/3 van de waarde in de tabel.

Berekening van elektrische verwarmingselementen gemaakt van nichroomdraad

De lengte van de nichroomdraad voor het maken van een spiraal wordt bepaald op basis van het benodigde vermogen.

Voorbeeld: Bepaal de lengte van nichroomdraad voor verwarmingselement tegels capaciteit P= 600 W bij U netwerk=220 V.

Oplossing:

1) ik = P/U= 600/220 = 2,72 A

2) R = U/I= 220/2,72 = 81 Ohm

3) Op basis van deze gegevens (zie tabel 1) selecteren we D=0,45; S=0,159

dan de lengte van nichroom

l = SR / ρ= 0,159·81 /1,1 = 11,6 meter

Waar l- draadlengte (m)

S- draaddoorsnede (mm 2)

R- draadweerstand (Ohm)

ρ - soortelijke weerstand (voor nichroom ρ=1,0 ÷ 1,2 Ohm mm 2 /m)

Toegestane stroom (l), A
Ø nichroom bij 700 °C , mm	0,17		0,45	0,55	0,65 Een nichroomspiraal kopen bij PARTAL is handig en voordelig - bestel online Levering van bestellingen in heel Rusland, Kazachstan en Wit-Rusland

Tijdens reparaties of eigen productie Een elektrische soldeerbout of een ander verwarmingsapparaat vereist het opwikkelen van een verwarmingswikkeling gemaakt van nichroomdraad. De initiële gegevens voor het berekenen en selecteren van draad zijn de wikkelingsweerstand van een soldeerbout of verwarmingsapparaat, die wordt bepaald op basis van het vermogen en de voedingsspanning. Met behulp van de tabel kunt u berekenen wat de wikkelweerstand van een soldeerbout of verwarmingsapparaat moet zijn.

Het kennen van de voedingsspanning en weerstand meten elk elektrisch apparaat verwarmen bijvoorbeeld een soldeerbout, of strijkijzer, kunt u het stroomverbruik van dit elektrische huishoudelijke apparaat achterhalen B. De weerstand van een waterkoker van 1,5 kW is bijvoorbeeld 32,2 Ohm.

Tabel voor het bepalen van de weerstand van een nichroomspiraal afhankelijk van vermogen en voedingsspanning elektrische apparaten, Ohm
Stroomverbruik soldeerbout, W	Voedingsspanning soldeerbout, V
12	24	36	127	220
12	12	48,0	108	1344	4033
24	6,0	24,0	54	672	2016
36	4,0	16,0	36	448	1344
42	3,4	13,7	31	384	1152
60	2,4	9,6	22	269	806
75	1.9	7.7	17	215	645
100	1,4	5,7	13	161	484
150	0,96	3,84	8,6	107	332
200	0,72	2,88	6,5	80,6	242
300	0,48	1,92	4,3	53,8	161
400	0,36	1,44	3,2	40,3	121
500	0,29	1,15	2,6	32,3	96,8
700	0,21	0,83	1,85	23,0	69,1
900	0,16	0,64	1,44	17,9	53,8
1000	0,14	0,57	1,30	16,1	48,4
1500	0,10	0,38	0,86	10,8	32,3
2000	0,07	0,29	0,65	8,06	24,2
2500	0,06	0,23	0,52	6,45	19,4
3000	0,05	0,19	0,43	5,38	16,1

Laten we eens kijken naar een voorbeeld van het gebruik van de tabel. Stel dat u een soldeerbout van 60 W moet terugspoelen die is ontworpen voor een voedingsspanning van 220 V. Selecteer in de meest linkse kolom van de tabel 60 W. Selecteer 220 V vanaf de bovenste horizontale lijn. Uit de berekening blijkt dat de weerstand van de soldeerboutwikkeling, ongeacht het wikkelmateriaal, gelijk moet zijn aan 806 Ohm.

Als je een soldeerbout moest maken van een soldeerbout van 60 W, ontworpen voor een spanning van 220 V, voor voeding vanuit een 36 V-netwerk, dan zou de weerstand van de nieuwe wikkeling al gelijk moeten zijn aan 22 Ohm. U kunt de wikkelingsweerstand van elk elektrisch verwarmingsapparaat onafhankelijk berekenen met behulp van een online calculator.

Na het bepalen van de vereiste weerstandswaarde van de soldeerboutwikkeling wordt uit onderstaande tabel de juiste diameter van de nichroomdraad geselecteerd, op basis van de geometrische afmetingen van de wikkeling. Nichroomdraad is een chroom-nikkellegering die bestand is tegen verwarmingstemperaturen tot 1000˚C en is gemarkeerd met X20N80. Dit betekent dat de legering 20% ​​chroom en 80% nikkel bevat.

Om een ​​soldeerboutspiraal met een weerstand van 806 Ohm uit het bovenstaande voorbeeld op te winden, heb je 5,75 meter nichroomdraad nodig met een diameter van 0,1 mm (je moet 806 delen door 140), of 25,4 m draad met een diameter van 0,2 mm, enzovoort.

Bij het opwinden van een soldeerboutspiraal worden de windingen dicht bij elkaar gelegd. Bij roodgloeiende verhitting oxideert het oppervlak van de nichroomdraad en vormt een isolerend oppervlak. Als de hele lengte van de draad niet in één laag op de hoes past, wordt de gewikkelde laag bedekt met mica en wordt een tweede gewikkeld.

Voor elektrische en thermische isolatie van wikkelingen van verwarmingselementen de beste materialen is mica, glasvezeldoek en asbest. Asbest heeft interessant bezit, het kan met water worden geweekt en wordt zacht, je kunt het elke vorm geven en na het drogen heeft het voldoende mechanische sterkte. Bij het isoleren van de wikkeling van een soldeerbout met nat asbest moet er rekening mee worden gehouden dat nat asbest de elektrische stroom goed geleidt en dat het pas mogelijk zal zijn om de soldeerbout in het elektrische netwerk aan te zetten nadat het asbest volledig is opgedroogd.

In de praktijk klusjesman aan huis het is noodzakelijk om verwarmingsapparaten te repareren of te bouwen. Dit kunnen verschillende ovens, verwarmingstoestellen, soldeerbouten en snijders zijn. Meestal worden hiervoor spiralen of nichroomdraad gebruikt. De hoofdtaak is het bepalen van de lengte en doorsnede van het materiaal. In dit artikel zullen we het hebben over het berekenen van de lengte van een nichroomdraad of spiraal op basis van vermogen, weerstand en temperatuur.

Basisinformatie en merken van nichrome

Nichroom is een legering van nikkel en chroom met toevoegingen van mangaan, silicium, ijzer en aluminium. De parameters van dit materiaal zijn afhankelijk van de specifieke verhouding van stoffen in de legering, maar liggen gemiddeld binnen de limieten:

• specifiek elektrische weerstand- 1,05-1,4 Ohm*mm 2 /m (afhankelijk van de legeringskwaliteit);
• temperatuurweerstandscoëfficiënt - (0,1-0,25)·10 −3 K −1;
• bedrijfstemperatuur - 1100 °C;
• smeltpunt - 1400°C;

In tabellen wordt de soortelijke weerstand vaak gegeven in µOhm*m (of 10 -6 Ohm*m) - de numerieke waarden zijn hetzelfde, het verschil zit in de afmetingen.

Momenteel zijn er twee meest voorkomende merken nichroomdraad:

• Х20Н80. Het bestaat uit 74% nikkel en 23% chroom, evenals 1% ijzer, silicium en mangaan. Geleiders van dit merk kunnen worden gebruikt bij temperaturen tot 1250 ᵒ C, het smeltpunt is 1400 ᵒ C. Ook wordt het gekenmerkt door een verhoogde elektrische weerstand. De legering wordt gebruikt voor de vervaardiging van elementen van verwarmingsapparaten. Specifieke weerstand – 1,03-1,18 µOhm · m;
• Х15Н60. Samenstelling: 60% nikkel, 25% ijzer, 15% chroom. Bedrijfstemperatuur niet hoger dan 1150 ᵒ C. Smeltpunt – 1390 ᵒ C. Bevat meer ijzer, wat de magnetische eigenschappen van de legering verhoogt en de corrosieweerstand verhoogt.

U leert meer over de kwaliteiten en eigenschappen van deze legeringen uit GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 en anderen.

Zoals reeds vermeld wordt nichroomdraad overal gebruikt waar verwarmingselementen nodig zijn. Hoge soortelijke weerstand en smeltpunt maken het mogelijk om nichroom te gebruiken als basis voor verschillende verwarmingselementen, van een waterkoker of föhn tot een moffeloven.

Berekeningsmethoden

Door weerstand

Laten we eens kijken hoe we de lengte van nichroomdraad kunnen berekenen op basis van kracht en weerstand. De berekening begint met het bepalen van het benodigde vermogen. Laten we ons voorstellen dat we een nichroomdraad nodig hebben voor een kleine soldeerbout met een vermogen van 10 W, die werkt op een 12V-voeding. Hiervoor hebben we draad met een diameter van 0,12 mm.

De eenvoudigste berekening van de lengte van nichroom door vermogen zonder rekening te houden met verwarming wordt als volgt uitgevoerd:

Laten we de huidige sterkte bepalen:

I=P/U=10/12=0,83 A

We berekenen de weerstand van nichroomdraad volgens:

R=U/I=12/0,83=14,5 Ohm

De lengte van de draad is:

l=SR/ ρ ,

waarbij S het dwarsdoorsnedeoppervlak is, ρ – weerstand.

Of gebruik deze formule:

l= (Rπd2)/4 ρ

L=(14,5*3,14*0,12^2)/4*1,1=0,149m=14,9cm

Hetzelfde kan worden ontleend aan de GOST 12766.1-90-tabel. 8, waar de waarde van 95,6 Ohm/m wordt aangegeven, als je het herberekent, krijg je bijna hetzelfde:

L=R vereist /R tafel =14,4/95,6=0,151m=15,1cm

Voor een verwarming van 10 watt op 12V heb je 15,1 cm nodig.

Als je het aantal windingen van een spiraal moet berekenen om deze te maken van nichroomdraad van deze lengte, gebruik dan de volgende formules:

Lengte van één beurt:

Aantal beurten:

N=L/(π(D+d/2)),

waarbij L en d de lengte en diameter van de draad zijn, is D de diameter van de staaf waarop de spiraal wordt gewikkeld.

Laten we zeggen dat we nichroomdraad op een staaf met een diameter van 3 mm wikkelen, dan voeren we de berekeningen in millimeters uit:

N=151/(3,14(3+0,12/2))=15,71 beurten

Maar tegelijkertijd moet er rekening mee worden gehouden of nichroom met een dergelijke doorsnede zelfs in staat is deze stroom te weerstaan. Hieronder vindt u gedetailleerde tabellen voor het bepalen van de maximaal toegestane stroom bij een bepaalde temperatuur voor specifieke secties. In eenvoudige woorden– je bepaalt tot hoeveel graden de draad moet opwarmen en selecteert de doorsnede voor de berekende stroom.

Houd er ook rekening mee dat als de verwarmer zich in een vloeistof bevindt, de stroom 1,2-1,5 keer kan worden verhoogd, en als deze zich in een besloten ruimte bevindt, dan omgekeerd - verlaagd.

Op temperatuur

Het probleem met de bovenstaande berekening is dat we de weerstand van de koude spiraal berekenen aan de hand van de diameter van de nichroomdraad en de lengte ervan. Maar het hangt af van de temperatuur, en je moet er ook rekening mee houden onder welke omstandigheden het mogelijk zal zijn om dit te bereiken. Hoewel een dergelijke berekening nog steeds toepasbaar is voor het snijden van schuimplastic of voor een verwarming, zal deze voor een moffeloven te grof zijn.

Laten we een voorbeeld geven van berekeningen van nichroom voor een oven.

Bepaal eerst het volume, bijvoorbeeld 50 liter, en bepaal vervolgens het vermogen, hiervoor is er een vuistregel:

• tot 50 liter – 100 W/l;
• 100-500 liter – 50-70 W/l.

Dan in ons geval:

I=5000/220=22,7 Ampère

R=220/22,7=9,7 Ohm

Voor 380V bij het verbinden van de spiralen met een ster is de berekening als volgt.

We verdelen de stroom in 3 fasen:

Pf=5/3=1,66 kW per fase

Bij aansluiting via een ster wordt op elke tak 220V toegepast (de fasespanning kan verschillen afhankelijk van uw elektrische installatie), daarna de stroom:

I=1660/220=7,54 A

Weerstand:

R=220/7,54=29,1 Ohm

Voor een driehoeksaansluiting berekenen we met een lijnspanning van 380V:

I=1660/380=4,36 A

R=380/4,36=87,1 Ohm

Voor het bepalen van de diameter wordt rekening gehouden met het specifieke oppervlaktevermogen van de heater. Laten we de lengte berekenen, de soortelijke weerstand uit de tabel halen. 8. GOST 12766.1-90, maar eerst zullen we de diameter bepalen.

Gebruik de formule om het specifieke oppervlaktevermogen van de oven te berekenen.

Bef (afhankelijk van het warmte-ontvangende oppervlak) en a (stralingsefficiëntiecoëfficiënt) – worden geselecteerd volgens de volgende tabellen.

Dus om de oven tot 1000 graden te verwarmen, nemen we de temperatuur van de spoel op 1100 graden, en vervolgens selecteren we volgens de selectietabel voor B eff een waarde van 4,3 W/cm 2, en volgens de selectietabel voor coëfficiënt a - 0,2.

V extra = V eff *a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W/cm 2 = 0,86 * 10^4 W/m 2

De diameter wordt bepaald door de formule:

рт – specifieke weerstand van het verwarmingsmateriaal bij een gegeven t, bepaald volgens GOST 12766.1, tabel 9 (hieronder weergegeven).

Voor nichroom Х80Н20 – 1.025

р t =р 20 *р 1000 =1,13*10^6*1,025=1,15*10^6 Ohm/mm

Om vervolgens verbinding te maken met een driefasig netwerk volgens het "Ster" -schema:

De lengte wordt berekend met behulp van de formule:

Laten we de waarden controleren:

L=R/(p*k)=29,1/(0,82*1,033)=34m

Waarden verschillen vanwege hoge temperatuur spiralen houdt de controle geen rekening met een aantal factoren. Laten we daarom aannemen dat de lengte van 1 spiraal 42 m is, dan heb je voor drie spiralen 126 meter 1,3 mm nichroom nodig.

Conclusie

• omgevingsomstandigheden;
• locatie van verwarmingselementen;
• temperatuur van de spoelen;
• de temperatuur tot welke het oppervlak moet opwarmen en andere factoren.

Zelfs de bovenstaande berekening kan, ondanks de complexiteit ervan, niet voldoende nauwkeurig worden genoemd. Omdat de berekening van verwarmingselementen pure thermodynamica is en er een aantal andere factoren kunnen worden genoemd die de resultaten beïnvloeden, bijvoorbeeld de thermische isolatie van de oven enzovoort.

In de praktijk worden na geschatte berekeningen spiralen toegevoegd of verwijderd afhankelijk van het verkregen resultaat, of worden temperatuursensoren en apparaten gebruikt om dit aan te passen.

Materialen

Het opwinden van een nichroomspiraal voor verdere verwarming gebeurt voornamelijk met vallen en opstaan. Na het opwikkelen wordt er spanning op het verwarmingselement gezet en wordt het vereiste aantal windingen bepaald door de manier waarop de draad wordt verwarmd.

Dit proces kan lang duren. Het is de moeite waard eraan te denken dat nichrome wanneer kan verliezen grote hoeveelheden buigt zijn kenmerken. De draad zal snel doorbranden in gebieden met vervorming. Uiteindelijk kan het zo zijn goed materiaal veranderen in schroot.

Om een ​​nichroomspiraal correct te berekenen, worden meestal speciale tabellen gebruikt, waarbij de soortelijke weerstand van nichroomdraad = (Ohm mm2 / m). Maar deze tabellen geven gegevens weer voor een spanning van 220V. Om het verwarmingselement in een industriële omgeving te gebruiken, moet u de berekening zelf uitvoeren en de beschikbare gegevens vervangen.

Met behulp van de tabelgegevens kunt u nauwkeurig de wikkellengte en de afstand tussen de windingen bepalen. Afhankelijk van de diameter van de draad en de diameter van de nichroomwikkelstaaf, zal het niet moeilijk zijn om de lengte van de spiraal opnieuw te berekenen voor gebruik op een andere spanning. Hier moet je een eenvoudige wiskundige verhouding gebruiken.

Als u bijvoorbeeld de lengte van de spiraal moet berekenen voor een spanning van 380 V met behulp van een draad met een diameter van Ø 0,6 mm en een wikkelstaaf van Ø 6 mm. In de tabel kun je zien dat de lengte van de spiraal bij een spanning van 220 V 30 cm moet zijn. Vervolgens berekenen we met de volgende verhouding:

220V – 30 cm
380 V – Xcm

Gebaseerd op deze gegevens:

X= 380 30/220=52cm

Nadat de spiraal al is opgewonden, moet deze op de energiedrager worden aangesloten en ervoor zorgen dat de wikkeling correct is. In dit geval wordt de gewikkelde draad niet doorgesneden. Voor een spiraal in een gesloten verwarming moet de wikkellengte 1/3 groter zijn dan de waarden in de tabel.

Berekening van een verwarmingselement gemaakt van nichroomdraad

De lengte van de draad wordt bepaald op basis van het benodigde vermogen.

Als voorbeeld zullen we de volgende berekeningen uitvoeren op basis van de beschikbare indicatoren.

In een of ander huishouden verwarmingsapparaten Nichroomdraad wordt nog steeds gebruikt. Het heeft een hoge hittebestendigheid, kenmerkend voor een legering van nikkel en chroom. Dit materiaal heeft een goede ductiliteit, een hoge elektrische weerstand en een lage temperatuurweerstandscoëfficiënt. Daarom moet bij het berekenen van nichroomdraad voor een verwarming rekening worden gehouden met deze parameters. Anders zijn de berekeningsresultaten onnauwkeurig en geven ze niet het gewenste resultaat.

Een online rekenmachine gebruiken bij berekeningen

Snelle berekeningen kunnen worden uitgevoerd met behulp van een online rekenmachine. Met zijn hulp kunt u de vereiste lengte van nichroomdraad berekenen en ongeveer instellen. In de regel beschouwen we de merken die het meest worden gebruikt in verwarmingsapparaten: X20N80, X20N80-N, X15N60.

Om berekeningen uit te voeren zijn verplichte initiële gegevens vereist. Allereerst is dit de hoeveelheid verwarmingsvermogen die naar verwachting zal worden verkregen, de diameter van de nichroomdraad en de waarde van de voedingsspanning.

Berekeningen worden als volgt uitgevoerd. Allereerst moet u het installeren in overeenstemming met de opgegeven parameters, volgens de formule: I = P/U. Hierna wordt de weerstand voor het gehele verwarmingselement berekend. Vervolgens hebt u elektrische weerstand nodig voor een specifiek merk nichroomdraad. Deze waarde is nodig om de maximale waarde vast te stellen optimale lengte verwarmingselement met een andere formule: l = SR/ρ. De juiste keuze lengte zal de verwarmingsweerstand R op de gewenste waarde brengen.

Na het uitvoeren van de berekeningen wordt aanbevolen om de verkregen gegevens te controleren met behulp van de tabel en ervoor te zorgen dat de berekende stroom overeenkomt met de toegestane waarde. Als de berekende stroom de toegestane limieten overschrijdt, moeten herhaalde berekeningen worden uitgevoerd door de diameter van de nichroomdraad te vergroten of het vermogen van het verwarmingselement zelf te verminderen. Er moet rekening mee worden gehouden dat alle parameters in de tabellen zijn berekend voor verwarmingstoestellen die zich in een horizontale positie bevinden en in een luchtomgeving werken.

Als u van plan bent een nichroomspiraal te gebruiken die in een vloeistof is geplaatst, moet de waarde van de toegestane stroom worden vermenigvuldigd met een factor 1,1-1,5. Bij een gesloten spiraalopstelling is het daarentegen noodzakelijk om deze 1,2-1,5 keer te verkleinen.